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摘要
近年来，我国农田氮肥施用量增加，给地下水天然屏障“包气带”带来了威胁，而微生物反硝化作用对包气带中氮素的去除具有重要意义.为探究包气带深度和理化性质对反硝化菌组成和结构的影响，本研究选择北京市地下水水源地潮白河洪积扇区2个典型包气带剖面(编号为S6和S8)为研究对象，采用高通量测序方法分析潮白河10.0 m内包气带剖面nirS、nirK和nosZ型反硝化菌多样性和群落结构的垂向分布规律，通过Spearman非参数分析方法识别反硝化菌多样性主控因素，通过冗余分析方法、随机森林分析方法和曼特尔检验相关性分析方法，探究影响反硝化菌组成结构主控因素.结果表明：S6剖面反硝化菌的α多样性整体高于S8剖面，同时不同类型反硝化菌的α多样性表现为nirK>nirS>nosZ. S8和S6剖面反硝化菌的α多样性和包气带深度为非线性的关系，S6剖面α多样性变化相比S8剖面更加明显. nirS、nirK和nosZ基因主要来源于变形菌门和放线菌门中参与氮循环的属，且不同剖面的反硝化菌群落结构差异显著(P<0.05).与反硝化菌多样性存在明显正相关性的环境因子包括pH、氨氮和黏粒含量，存在负相关性的环境因子包括亚硝酸盐、硝酸盐含量和反硝化速率.不同深度范围内影响微生物群落结构的环境因子数量不同，在浅层包气带[S8剖面(0.2～1.0 m),S6剖面(0.2～0.8 m)]下，与反硝化菌群落结构呈显著相关的因子包括黏粒含量、深度、pH以及有机质、碳酸盐、亚硝酸盐含量等；深层包气带[S8剖面(1～5.0 m),S6剖面(0.8～10.0 m)]，与反硝化菌群落结构呈显著相关的环境因子包括钙、镁、硝酸盐、总有机碳含量等.研究显示，不同深度包气带中的反硝化菌对环境的响应存在差异，多种环境要素共同影响了反硝化菌的多样性和群落结构.因此，持续关注包气带中的反硝化功能基因，对于合理应对包气带及地下水环境氮污染、调节生物地球化学氮循环具有指导意义.
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